Όπως με την μύτη ενός πιρουνιού αποσπούμε μια μπουκιά από ένα πιάτο, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν την ακίδα μιας μικροσκοπικής βελόνας για να σηκώσουν ένα μεμονωμένο άτομο από μια επιφάνεια και να το αντικαταστήσουν. 

Το πείραμα δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Physical Review Letters της 2ας Μαΐου, και είναι η πρώτη φορά που μπορούμε να χειριστούμε ένα μεμονωμένο άτομο με τελείως μηχανικά μέσα, χωρίς να χρησιμοποιηθούν ηλεκτρικά ρεύμτα. Η μέθοδος αυτή θα μας επιτρέψει να χειριστούμε μεμονωμένα άτομα, τόσο μονωτικών όσο και αγώγιμων υλικών, σε κυκλώματα νανοκλίμακας κατά το μέλλον. 

Στη μία εικόνα το βλέπουμε και στην άλλη όχι. Ερευνητές χρησιμοποίησαν την ακίδα ενός μικροσκοπίου ατομικής δύναμης για να σηκώσουν ένα μεμονωμένο άτομο από μια επιφάνεια. Στην εικόνα εμφανίζεται η κατάσταση πριν και μετά την μετακίνηση. Στη συνέχεια επανατοποθέτησαν το άτομο. Η επανατοποθέτηση δεν εμφανίζεται στην εικόνα. Η μέθοδος δουλεύει και για μη αγώγιμα υλικά, σε αντίθεση με τις τεχνικές που χρησιμοποιούσαμε μέχρι τώρα και περιορίζονταν σε αγώγιμα υλικά. 

Για να απεικονίσουμε σε ατομική κλίμακα την τοπογραφία μιας επιφάνειας, χρησιμοποιούμε το μικροσκόπιο σάρωσης σήραγγας (STM). Εφαρμόζουμε δηλαδή μια τάση σε μια μικροσκοπική βελόνα, καθώς την κινούμε αργά κατά μήκος μιας επιφάνειας, και μετράμε συνεχώς το ηλεκτρικό ρεύμα που ρέει μεταξύ της βελόνας και της επιφάνειας. Μια παρόμοια συσκευή που λέγεται μικροσκόπιο ατομικής δύναμης (AFM),  απεικονίζει μια επιφάνεια μετρώντας μηχανικές δυνάμεις στην αιχμή της βελόνας. Έτσι δουλεύει και σε μη αγώγιμα υλικά επίσης. Βλέπε και το άρθρο: "Τι είναι το μικροσκόπιο ατομικής δύναμης;" 

Το 1989 μια ομάδα στα εργαστήρια της IBM έδειξε ότι μπορούσαν να χρησιμοποιήσουν μια βελόνα από STM για να μετακινήσουν άτομα, και μάλιστα σχημάτισαν τα γράμματα I - B - M με 35 άτομα από Ξένον πάνω σε μια επιφάνεια από Νικέλιο. Από τότε η μέθοδος των ακίδων STM, έγινε δημοφιλής για την μετακίνηση ατόμων σε πιο πολύπλοκα σχήματα, αλλά δεν μπορούσαμε μ' αυτή να χειριστούμε άτομα σε μη αγώγιμη επιφάνεια.  

Τώρα μια ομάδα ερευνητών στο πανεπιστήμιο της Osaka, έχει καταφέρει κάτι παρόμοιο με το επίτευγμα της ομάδας της IBM αλλά χρησιμοποιώντας ένα μικροσκόπιο ατομικής δύναμης. Οι ερευνητές χαμήλωσαν μια βελόνα πυριτίου από μικροσκόπιο AFM, προς μια επιφάνεια πυριτίου και έσπρωξαν, μετακινώντας από τη θέση του ένα μεμονωμένο άτομο. Η εστιασμένη δύναμη επί του ατόμου, ανάγκασε το άτομο να ελευθερωθεί από τους δεσμούς των γειτονικών του ατόμων και να προσκολληθεί στην ακίδα του μικροσκοπίου. Όταν ανασηκώθηκε η ακίδα και έγινε η απεικόνιση του υλικού τοπικά, είδαν ότι υπήρχε μια τρύπα εκεί που προηγουμένως υπήρχε το άτομο. Τελικά χρησιμοποίησαν την ακίδα για να πιέσουν στο κενό που δημιουργήθηκε και να επανατοποθετήσουν το άτομο, αυτή τη φορά χρησιμοποιώντας την πίεση για να σπάσουν τον δεσμό του ατόμου με την ακίδα. Ο Óscar Custance, μέλος της ομάδας λέει ότι η ακρίβεια που επιτεύχθηκε, παραλληλίζεται με το να χρησιμοποιηθεί η κορυφή του Empire State Building για να σηκώσουμε ένα μεμονωμένο καρπούζι από ένα χωράφι. 

Ο Ruben Perez του πανεπιστημίου της Μαδρίτης εντυπωσιάστηκε από τη δουλειά της ομάδας. "Είναι το είδος του πράγματος που είναι εύκολο να το σκεφτείς αλλά καθόλου εύκολο να το κάνεις, γιατί απαιτεί πολύ απαλούς και ακριβείς χειρισμούς" λέει. Ο Custance λέει ότι τα μη αγώγιμα υλικά είναι ουσιαστικά μέρη από τα σύγχρονα ηλεκτρονικά κυκλώματα, κι έτσι οι ερευνητές θα χρειαστεί να χειριστούν τέτοια άτομα για να φτιάξουν νανοκυκλώματα στο μέλλον. Όμως ο ίδιος συμπεραίνει ότι τα κυκλώματα σε ατομική κλίμακα αποτελούν προς το παρόν "επιστημονική φαντασία". 

Αναφορά:  Phys. Rev. Lett. 90, 176102